实验2 大规模直流电路的计算.

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1 实验2 大规模直流电路的计算

2 实验目的 （1）了解大规模直流电路分析的一般方法，对电路的 计算机辅助分析有一定的认识。
（2）学习用MATLAB编程实现对通用直流电路计算的 方法。 （3）通过实例计算，体会用计算机自动计算复杂电路的功能。加深对电路计算方法的理解。

3 实验原理 关联矩阵 用表示，元素 定义为 +1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向背向节点； -1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向指向节点；
关联矩阵 用表示，元素 定义为 +1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向背向节点； -1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向指向节点； 0 支路Ｋ与节点ｊ无关联。 如图关联矩阵为： 支路 节点 的行是不独立的，把 的任意一行去掉得 ， 的行就独立了。则称 降阶关联矩阵或关联矩阵。

4 实验原理 用 表示的KCL、KVL的矩阵形式 其中， 为支路电流列向量 为支路电压列向量 为节点电压列向量

5 列表法电路方程的推导 对于电阻支路有： 对于电导支路有： 对于VCVS支路有： 对于VCCS支路有： 对于CCVS支路有：
首先规定一个元件为一条支路 对于电阻支路有： 对于电导支路有： 对于VCVS支路有： 对于VCCS支路有： 对于CCVS支路有： 对于CCCS支路有： 对于独立电压源支路有： 对于独立电流源支路有： 对于整个电路可以写出如下形式的支路方程

6 列表法电路方程的推导 设节点电压 为待求量，把用关联矩阵 表示的KCL，KVL以及支路方程如下： KCL KVL 支路方程
将这3个方程合在一起，便得到节点列表方程矩阵形式

7 输入数据结构 TOPLOG–VALUE（电路的拓扑结构及元件值） 元件 元件 支路 始节点 终节点 控制 元件（控制
元件 元件 支路 始节点 终节点 控制 元件（控制 顺序 类型 号数 号数 号数 支路 数值 系数）

8 元件编号 为了使计算机识别电路的元件类型，必须给每个元件编号。 0 ——电导G 1 ——电阻R 2 ——电容L 3 ——电感
4 ——电压源 ——电流源 6 ——CCCS ——VCCS 8 ——CCVS ——VCVS

9 计算示例 例1 求电路中的电压和电流（电阻单位为）。 TOPLOG_ VALUE矩阵 ① ④ ② ③

10 MATLAB程序 用Matlab 计算的程序如下： % 计算电路的计算程序 N=4;M=9; tv=[4 1 0 1 0 -10
] dcan(N,M,tv)

11 程序运行结果 程序运行后，在命令窗口显示如下： 节点电压 ans = 10.0000 -39.0000 -20.0000 21.0000
>>T9_2_3 tv = 节点电压 ans =

12 程序运行结果 支路电压 ans = 支路电流 支路功率 1.0e+003 *

13 实验步骤和方法 1、对给出的电路的支路和节点编号。标出电流的方向。每条支路应采用关联参考方向。并选定参考节点（接地点）。
2、编写输入数据。根据元件类型的编号，电路的拓扑结构、元件值编写TOPLOG_ VALUE矩阵。见例1。该矩阵的第5列是专为受控源设计的，是受控源（编号6、7、8、9）时存放控制支路号。非受控源时为0。 3、仿照例1的方法，调用计算通用直流电路的函数dcan。完成对电路的计算。 4、下载程序dcan.m, 网址

14 实验注意事项 1、电路中支路的电压和电流应尽量选用关联参考方向。对于电源，若是选用非关联方向，则电源的元件值则为负值。
2、MATLAB的文件名要以字母开头，文件名中不得有运算符、专用名称等，但可以有下划线。 3、调用计算通用直流电路的程序dcan.m。应与所编程序在同一文件夹中。 4、若控制量是一个开路电压，则可以将开路用电导为零的电导元件代替。

15 实验报告要求 1．电路的支路、节点的编号，支路电压、电流的方向。 2．输入数据矩阵的编写，MATLAB编写的程序和命令。 3．计算出的结果。
4．通过本次实验，总结、归纳通用计算程序分析电路的步骤和方法。

16 实验内容 用通用直流电路分析程序计算以下电路。

17 实验内容 用通用直流电路分析程序计算以下电路。